DE2901029A1 - METHOD FOR PRODUCING A LOW-ZIPPED STRIP FROM A HOT-ROLLED STRIP OF ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOY - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING A LOW-ZIPPED STRIP FROM A HOT-ROLLED STRIP OF ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOYInfo
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Description
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SCHWEIZERISCHE ALUMINIUM AG, 3965 Chippis SCHWEIZERISCHE ALUMINUM AG, 3965 Chippis
Verfahren zur Herstellung eines zipfelarmen Bandes aus einem warmgewalzten Band aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung Process for the production of a low-ear strip from a hot-rolled strip of aluminum or an aluminum alloy
13.Dezember 1978
FPA-Wie/Ri-1301.02-December 13, 1978
FPA-Wie / Ri-1301.02-
030007/0638030007/0638
Verfahren zur Herstellung eines zipfelarmen Bandes aus einem warmgewalzten Band aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung Process for the production of a low-ear strip from a hot-rolled strip of aluminum or an aluminum alloy
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zipfelarmen Bandes aus einem warmgewalzten Band aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, insbesondere einer Legierung des Typs AlMgMn, welches Band insbesondere zur Herstellung von tiefgezogen und abgestreckten Hohlkörpern wie Dosen und dergleichen geeignet ist.The invention relates to a method for producing a strip with few lobes from a hot-rolled strip made of aluminum or an aluminum alloy, in particular an alloy of the AlMgMn type, which tape is used in particular for the production of deep-drawn and ironed hollow bodies such as cans and the like is suitable.
In den letzten Jahren haben sich AlMgMn-Legierungen in der Form kaltgewalzter Bänder vor allem zur Herstellung von tiefgezogen und abgestreckten Getränkedosen durchgesetzt. Zur Herstellung von tiefziehfähigen Bändern für Getränkedosen sind eine Reihe von Verfahren bekannt. So wird das Aluminium mittels bekannter Giessverfahren wie horizontales bzw. vertikales Stranggiessen oder Bandgiessen vergossen und anschliessend weiterverarbeitet. Ein derartiges Verfahren mit den folgenden Verfahrensschritten ist aus der US-PS 3 787 248 (Setzer et al.) bekannt:In recent years, AlMgMn alloys in the form of cold-rolled strips have established themselves primarily for the production of deep-drawn and ironed beverage cans. To the Manufacture of deep-drawable tapes for beverage cans are a number of processes are known. The aluminum is made using known casting processes such as horizontal or vertical Continuous casting or strip casting cast and then further processed. Such a method with the following Process steps are from US Pat. No. 3,787,248 (Setzer et al.) known:
A) Giessen einer AlMgMn-Legierung,A) casting an AlMgMn alloy,
B) Homogenisieren dieser Legierung bei einer Temperatur zwischen 455°C und 620°C während 2 bis 24 Stunden,B) homogenizing this alloy at a temperature between 455 ° C and 620 ° C for 2 to 24 hours,
C) Warmwalzen, ausgehend von einer Starttemperatur zwischen 345 C und 510 C mit einer Dickenreduktion von mindestens 20 %,C) Hot rolling, starting from a starting temperature between 345 C and 510 C with a thickness reduction of at least 20%,
D) Weiterwalzen, ausgehend von einer Starttemperatur zwischen 205°CD) Continue rolling, starting from a starting temperature between 205 ° C
20 %,20%,
205 C und 430 C mit einer Dickenreduktion von mindestens205 C and 430 C with a thickness reduction of at least
E) Weiterwalzen, ausgehend von einer Starttemperatur von weniger als 205 C, mit einer Dickenreduktion von mindestens 20 I.E) Further rolling, starting from a starting temperature of less than 205 C, with a reduction in thickness of at least 20 I.
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F) Halten der Legierung auf einer Temperatur zwischen 95 C und 230 C während wenigstens 5 Sekunden, jedoch nicht langer als der GleichungF) Maintaining the alloy at a temperature between 95 ° C and 230 ° C for at least 5 seconds, but not longer than the equation
T (10 + log t) = 12 500T (10 + log t) = 12,500
entsprechend, wobei T die Temperatur in Kelvin und t die maximale Zeit in Minuten ist.accordingly, where T is the temperature in Kelvin and t is the is the maximum time in minutes.
Obwohl sich das in obiger Patentschrift offenbarte Verfahren zur Herstellung von Bändern für die Fertigung von Dosen bewährt hat, hat es sich herausgestellt, dass das nach diesem Verfahren hergestellte Band insofern nicht voll befriedigt, als das Material zu starker Zipfelbildung führt.Although the method disclosed in the above patent for the production of tapes for the production of cans, it has been found that after this Method produced tape is not fully satisfied in that the material leads to strong earing.
Ferner sind auch Verfahren bekannt, bei denen das warmgewalzte Band vorgängig dem Kaltwalzen einer Zwischenglühung unterworfen und anschliessend auf Enddicke kaltgewalzt wird.Furthermore, methods are also known in which the hot-rolled strip is subjected to an intermediate annealing beforehand to the cold-rolling and then cold-rolled to the final thickness.
Die dem Stand der Technik zugehörigen Verfahren befriedigen jedoch nicht völlig inbezug auf das Zipfelbildungsverhalten der so hergestellten Bänder.However, the processes belonging to the prior art are not entirely satisfactory with regard to the earing behavior of the tapes made in this way.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem aus einem warmgewalzten Band aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ein zur Fertigung von tiefgezogen und abgestreckten Hohlkörpern wie Dosen und dergleichen geeignetes Band hergestellt werden kann, welches gegenüber nach dem Stand der Technik hergestellten Bändern ein verbessertes Zipfelbildungsverhalten zeigt.The invention is therefore based on the object of creating a method with which from a hot-rolled strip Aluminum or an aluminum alloy for the production of deep-drawn and ironed hollow bodies such as cans and the like suitable tape can be produced, which compared to tapes produced according to the prior art a shows improved earing behavior.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dassAccording to the invention, this object is achieved in that
A) das Warmwalzband in einer ersten Stichserie auf eine Zwischendicke kaltgewalzt wird,A) the hot-rolled strip is cold-rolled to an intermediate thickness in a first series of passes,
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B) das auf Zwischendicke kaltgewalzte Band einer kurzzeitigen Zwischenglühung in einem Temperaturbereich von 350 bis 500 C während einer aus Aufheiz-, Glüh- und Abkühlzeit zusammengesetzten Zeitdauer von maximal 90 s unterworfen wird, undB) the strip, cold-rolled to intermediate thickness, undergoes a brief intermediate annealing in a temperature range of 350 up to 500 C during a period of heating, annealing and cooling times of a maximum of 90 s will, and
C) das kurzzeitig geglühte Band in einer zweiten Stichserie auf Enddicke kaltgewalzt wird.C) the briefly annealed strip is cold-rolled to its final thickness in a second series of passes.
Vorteilhafterweise beträgt dabei die Dickenreduktion beim Kaltwalzen auf Zwischendicke mindestens 50 %, vorzugsweise mindestens 65 %, und die Dickenreduktion beim Kaltwalzen des zwischengeglühten Bandes auf Enddicke maximal 75 %, vorzugsweise etwa 65 bis 70 %.The reduction in thickness during cold rolling to intermediate thickness is advantageously at least 50 %, preferably at least 65%, and the reduction in thickness during cold rolling of the intermediate annealed strip to final thickness is a maximum of 75%, preferably about 65 to 70%.
Ea hat sich des weiteren als vorteilhaft erwiesen, wenn bei der kurzzeitigen Zwischenglühung die Aufheizzeit maximal 30 s, vorzugsweise 4 bis 15 s, die Glühzeit 3 bis 30 s und die Abkühlzeit auf etwa Raumtemperatur maximal 25 s, vorzugsweise 3 bis 15 s, beträgt.Ea has also proven to be advantageous if, in the case of the brief intermediate annealing, the heating time is a maximum of 30 s, preferably 4 to 15 s, the glow time 3 to 30 s and the cooling time to about room temperature a maximum of 25 s, preferably 3 to 15 s.
Durch diese Zwischenglühung kann die Zipfelbildung in 45 zur Walzrichtung 'am Fertigband wesentlich vermindert werden. Eine geringere Zipfelbildung beim Tiefziehen und Abstrecken bedeutet insbesondere bei der letzten Operation einen Vorteil in dem Sinne, dass der Abstreckvorgang zentrisch ablaufen kann und nicht durch zu hohe Zipfel asymmetrisch beeinflusst wird.This intermediate annealing can significantly reduce the formation of ears in 45 to the rolling direction 'on the finished strip. One means less ear formation during deep drawing and ironing especially in the last operation an advantage in the sense that the ironing process can run centrally and Is not influenced asymmetrically by too high a tip.
Durch diese Zwischenglühung wird im Vergleich zu üblichen Zwischenglühungen mit langsamem Aufheizen und Abkühlen und längerer GlühdauerAs a result of this intermediate annealing, compared to conventional intermediate annealing processes with slow heating and cooling and longer glow time
a) die Walztextur des kaltgewalzten Bandes etwas stärker abgebaut, dabei abera) the rolling texture of the cold-rolled strip is somewhat more degraded, but at the same time
b) die Festigkeit in geringerem Masse gesenkt.b) the strength is reduced to a lesser extent.
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Die zweite Kaltwalzserie, die durch Kaltverfestigung die gewünschte Endfestigkeit des Bandes erzeugen soll, führt dank der Erscheinung a) zu einer weniger ausgeprägten Walztextur und kann dank dem Phänomen b) ausserdem noch mit einem reduzierten Kaltverformungsgrad durchgeführt werden, was den Aufbau der Walztextur nochmals verringert. Eine geringere Walztextur hat kleinere Zipfel in 45 zur Walzrichtung zur Folge.The second series of cold rolling, the desired through work hardening The aim is to produce the final strength of the strip, thanks to the appearance a), leads to a less pronounced rolling texture and thanks to the phenomenon b) can also be carried out with a reduced degree of cold deformation, which the structure the rolling texture is reduced again. A lower rolling texture results in smaller tips in 45 to the rolling direction.
Zeit und Temperatur für die Zwischenglühung hängen innerhalb des angegebenen Bereiches etwa nach einer Gleichung vom TypusThe time and temperature for the intermediate annealing depend on an equation of the type within the specified range
in t = % - Cin t =% - C
von einander ab, wobei t die Zeit in s, T die Temperatur in K, und A und .C Konstanten sind; d.h. bei höheren Temperaturen sind entsprechend geringere Behandlungszeiten erforderlich.from each other, where t is the time in s, T is the temperature in K, and A and .C are constants; i.e. at higher temperatures, correspondingly shorter treatment times are required.
Die Vorteilhaftigkeit des erfindungemässen Verfahrens zeigt sich insbesondere bei der Verarbeitung eines mittels einer Bandgiessmaschine hergestellten Warmwalzbandes, bei dessen HerstellungThe advantages of the inventive method shows in particular when processing a hot rolled strip produced by means of a strip casting machine Manufacturing
A) die Metallschmelze auf einer Bangiessmaschine mit mitlaufenden Kokillen kontinuierlich derart zu einem Band vergossen wird, dass die Zellgrösse bzw. der Dendritenarmabstand im Bereich der Gussbandoberfläche zwischen 2 und 25 um, vorzugsweise zwischen 5 und 15 /um, und im Bereich der Gussbandmitte zwischen 20 und 120 pm, vorzugsweise zwischen 50 und 80 pm, liegt.A) the molten metal is continuously cast in this way to form a strip on a Bangiessmaschine with accompanying molds that the cell size or the dendrite arm spacing in the area of the cast strip surface is between 2 and 25 μm, preferably between 5 and 15 μm, and in the area of the center of the cast strip between 20 and 120 μm, preferably between 50 and 80 pm.
B) das Gussband mit Giessgeschwindigkeit kontinuierlich, gegebenenfalls unter Zufuhr weiterer Wärme, in einem Temperaturbereich zwischen 300 C und der Ungleichgewicht-Solidusstemperatur der Legierung warm um mindestens 70 % abgewälzt wird, undB) the cast strip continuously at casting speed, optionally with the supply of further heat, in a temperature range between 300 C and the imbalance solidus temperature the alloy is rolled hot by at least 70%, and
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C) das Warmwalzband warm aufgehaspelt und an Luft auf etwa Raumtemperatur erkalten gelassen wird.C) the hot rolled strip is coiled warm and in air to about Room temperature is allowed to cool.
Zur Erzielung der oben angeführten Bereiche der Zellgrössen bzw. der Dendritenarmabstände hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, das Gussband nach Erstarrungsbeginn während 2 bis 15 min in einem Temperaturbereich zwischen 400 C und der Liquidustemperatur der Legierung zu halten. Es ist überdies von Vorteil, wenn das Gussband nach Erstarrungsbeginn während 10 bis 50 s in einem Temperaturbereich zwischen 500 C und der Liquidustemperatur der Legierung gehalten wird.It has proven to be particularly advantageous to achieve the above-mentioned ranges of cell sizes or dendrite arm spacings proved that the cast strip after the start of solidification for 2 to 15 minutes in a temperature range between 400 C and to maintain the liquidus temperature of the alloy. It is also advantageous if the cast strip after the start of solidification during 10 to 50 s is held in a temperature range between 500 C and the liquidus temperature of the alloy.
Durch die kontrollierte Abkühlungsgeschwindigkeit des Gussbandes nach Erstarrungsbeginn werden die gewünschten Dendritenarmabstände leicht erreicht. Es wurde weiter gefunden, dass durch die relativ langsame Abkühlungsgeschwindigkeit eine optimale Verteilung der unlöslichen Heterogenitäten im Gussband entsteht, was sich vorteilhaft auf das spätere Kaltwalzen auswirkt.The controlled cooling speed of the cast strip after the start of solidification results in the desired dendrite arm distances easily reached. It has also been found that the relatively slow cooling rate provides an optimal cooling rate Distribution of the insoluble heterogeneities in the cast strip arises, which is beneficial to the later cold rolling affects.
Durch die relativ lange Verweilzeit des erstarrten Gussbandes bei hoher Temperatur wird die Giesswärme für diffusionsgesteuerte Umwandlungen wieDue to the relatively long dwell time of the solidified cast strip at high temperature, the casting heat is diffusion-controlled Conversions like
- Einformung der Gussheterogenitäten- Formation of casting heterogeneities
- Ausgleich der Mikroseigerungen (Kornseigerungen)- Compensation of micro-segregation (grain segregation)
- Umwandlung von Ungleichgewichtsphasen in Gleichgewichtsphasen- Conversion of imbalance phases into equilibrium phases
ausgenützt. So kann bei der Herstellung eines Warmwalzbandes nach dem oben erwähnten Bandgiessverfahren die bei konventionellen Verfahren übliche Homogenisierungsglühung en.tfall.en.exploited. Thus, in the production of a hot rolled strip according to the above-mentioned strip casting process, the conventional The usual homogenization annealing process is not applicable.
Nach einer besonders vorteilhaften Durchführungsart des Verfahrens liegt die Warmwalz-Starttemperatur zwischen der Ungleichgewicht-Solidustemperatur der Legierung und 150 CAccording to a particularly advantageous implementation of the method, the hot rolling start temperature is between Imbalance solidus temperature of the alloy and 150 ° C
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unter dieser Ungleichgewicht-Solidustemperatur, und die Temperatur am Walzende beträgt mindestens 280 C, vorzugsweise mindestens 300°C.below this imbalance solidus temperature, and the temperature at the end of the roll is at least 280 ° C., preferably at least 300 ° C.
Um die im Hinblick auf die direkte Verarbeitung von Bandgussprodukten zu Dosen und dergleichen unerwünschten Eigenschaften wie zu hohe Zipfelbildung gering zu halten, muss insbesondere darauf geachtet werden, dass die Warmumformung bei genügend hoher Temperatur erfolgt. Demzufolge beträgt die Warmwalz-Starttemperatur vorteilhafterweise mindestens 440 C, vorzugsweise mindestens 490 C.In order to direct the processing of strip cast products To keep cans and the like undesirable properties such as excessive earing low, must in particular care must be taken that the hot forming takes place at a sufficiently high temperature. Accordingly, the hot rolling start temperature is advantageously at least 440 C, preferably at least 490 C.
Erst die Warmumformung bei der geforderten Temperatur und mit dem geforderten Umformgrad garantiert eine genügende Durchknetung des Bandes, die bewirkt, dass die Nachteile einer fehlenden Homogenisierung in der Qualität des Endproduktes nicht ihren Niederschlag finden..Only hot forming at the required temperature and with the required degree of forming guarantees sufficient kneading of the belt, which causes the disadvantages of a lack of homogenization in the quality of the end product find their precipitation ..
Wie bereits erwähnt, gewährleistet erst ein Warmumformgrad von mindestens 70 % bei möglichst hoher Starttemperatur dieselben günstigen Eigenschaften des Endproduktes, d.h. des Bandes, wie sie mit konventionellen Verfahren erzielt werden.As already mentioned, only a degree of hot forming of at least 70% with the highest possible starting temperature ensures the same favorable properties of the end product, i.e. the belt, as achieved with conventional processes.
Als einer der wesentlichen Punkte des Verfahrens ist das an die Warmumformung anschliessende Warmhaspeln des gewalzten Bandes und das darauffolgende Erkaltenlassen des Coils an ruhiger Luft zu sehen. Als besonders günstig hat sich in diesem Zusammenhang, wie bereits oben erwähnt, eine Warmwalz-Endtemperatur von mindestens 280 C, vorzugsweise mindestens 300 C erwiesen. Die in den warmgehaspelten Coils gespeicherte Wärme erlaubt das Ausscheiden der langsam ausscheidenden intermetallischen Phasen, und bewirkt gleichzeitig eine gewisse, für das nachfolgende Kaltwalzen günstige Entfestigung. Es wurden auch Anzeichen für eine, wenn auch geringe, in diesem Verfahrensstand ablaufende Rekristallisation gefunden, die sich durch Abbau der Walztextur insbesondere auf die Reduktion der Zipfel-One of the essential points of the process is the hot coiling of the rolled material following hot forming Ribbon and the subsequent cooling of the coil in calm air. Has proven to be particularly favorable in this As already mentioned above, a hot-rolling end temperature of at least 280 ° C., preferably at least 300 ° C., has been proven. The heat stored in the hot-reeled coils allows the slowly separating intermetallic to be eliminated Phases, and at the same time causes a certain softening which is favorable for the subsequent cold rolling. There were There were also signs of recrystallization occurring in this state of the process, albeit a slight one Degradation of the rolling texture in particular to the reduction of the tip
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bildung in 45 zur Walzrichtung bei der Verarbeitung der Bänder zu Dosen und dergleichen günstig auswirkt.formation in 45 to the rolling direction when processing the strips into cans and the like has a beneficial effect.
Als besonders geeignet zur Durchführung des erfindungegemässen Verfahrens hat sich die Legierung AA 3004 mit der folgenden Zusammensetzung erwiesen:As particularly suitable for performing the according to the invention The alloy AA 3004 has been shown to have the following composition:
Magnesium 0,8 - 1,3 %Magnesium 0.8 - 1.3%
Mangan 1,0 - 1,5 %Manganese 1.0 - 1.5%
Eisen max. 0,7 %Iron max. 0.7%
Silizium - max. 0,3 %Silicon - max. 0.3%
Kupfer max. 0,25 %Copper max. 0.25%
Zink max. 0,25 %Zinc max. 0.25%
Das erfindungsgemässe Verfahren führt gegenüber konventionellen Verfahren bei der Legierung AA 3004 zu verbesserten Eigenschaften. The method according to the invention leads over conventional ones Process for the alloy AA 3004 for improved properties.
Eine weitere, zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besonders geeignete Legierung ist wie folgt charakteri-Another for carrying out the method according to the invention particularly suitable alloy is characterized as follows
-s,-s,
siert:sated:
- Gesamtgehalt an Magnesium und Mangan 2,0 bis 3,3 %- total magnesium and manganese content 2.0 to 3.3%
- Gesamtgehalt der restlichen Legierungselemente und Verunreinigungen max. 1,5 %- Total content of the remaining alloy elements and impurities max. 1.5%
- Verhältnis Magnesium zu Mangan 1,4:1 bis 4,4:1.- Ratio of magnesium to manganese 1.4: 1 to 4.4: 1.
Trotz des hohen Gesamtgehaltes an mischkristallhärtenden Legierungselementen Magnesium und Mangan erfährt das Umformverhalten dieser Legierung, insbesondere die Tiefziehfähigkeit und das Zipfelbildungsverhalten, gegenüber konventionellen AlMgMn-Legierungen keine wesentlichen Aenderungen. Der Gesamtgehalt an Mangan und Magnesium liegt vorzugsweise zwischen 2,3 und 3,0 %. Der mischkristallhärtende, kombinierte Einfluss von Mangan und Magnesium entspricht annähernd demjenigen des Magnesiums einer Legierung aus der 5xxx Serie. Weiter hat sich gezeigt, dass das Verhältnis Magnesium zu Mangan bevorzugtDespite the high total content of solid solution hardening alloy elements Magnesium and manganese experience the deformation behavior of this alloy, especially its deep-drawability and the earing behavior, compared to conventional AlMgMn alloys, no significant changes. The total salary the manganese and magnesium is preferably between 2.3 and 3.0%. The solid solution hardening, combined influence of Manganese and magnesium correspond approximately to that of the magnesium in an alloy from the 5xxx series. Next has showed that the ratio favored magnesium to manganese
030007/0631030007/0631
im Bereich von 1.8:1 bis 3,0:1 gehalten wird. Der Gehalt an Kupfer wird bevorzugt auf 0,3 % begrenzt. Es hat sich weiter als günstig erwiesen, wenn der Legierung 0,1 bis 0,5 % Silizium und 0,1 bis 0,65 % Eisen zugegeben wird. Ein Zusatz von maximal 0,15 % Titan und/oder 0,15 % Vanadium ist ebenfalls vorteilhaft.is maintained in the range of 1.8: 1 to 3.0: 1. The copper content is preferably limited to 0.3%. It has continued Proven to be beneficial if 0.1 to 0.5% silicon and 0.1 to 0.65% iron is added to the alloy. An addition of a maximum of 0.15% titanium and / or 0.15% vanadium is also advantageous.
Ein überraschender Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass es die Herstellung von Bandmaterial aus Warmwalzbändern aus Aluminiumlegierungen mit hoher Konzentration an mischkristallhärtenden Legierungselementen unter Beibehaltung ausgezeichneter TiefZieheigenschaften sowie mit verbessertem Zipfelbildungsverhalten ermöglicht. Es ist ein v/esentlicher Vorteil, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestelltes Material bessere Zipfelbildung-, Festigkeits- und Tiefziehexgenschaf ten aufweist als auf konventionelle Weise hergestelltes Material.A surprising advantage of the method according to the invention is that there is the production of strip material from hot rolled strip made of aluminum alloys with high concentration solid solution hardening alloy elements while maintaining excellent deep-drawing properties and with improved Allows earing behavior. It is a significant advantage that Material better earing, strength and deep-drawing excellence th than conventionally produced material.
Die Vorteilhaftigkeit des erfindungsgemässen Verfahrens wird nachstehend anhand einer schematischen Zeichnung sowie Beispielen näher erläutert. Es zeigtThe advantages of the method according to the invention is explained in more detail below with reference to a schematic drawing and examples. It shows
Fig. 1 eirie schematische Zeichnung der zur Herstellung eines Warmwalzbandes verwendeten BandgiessmaschineFig. 1 eirie schematic drawing of the for the production of a Hot rolled strip used strip casting machine
Einzelheiten über die verwendete Bandgiessmaschine findet man in den US-PS 3 709 281, 3 744 545, 3 759 313, 3 774 670 und 3 835 917. Gemäss Fig. 1 bilden umlaufende Kokillen (1) zwei Raupen, welche in entgegengesetzter Richtung rotieren und so einen Giessspalt (2) formen, in welchem die Aluminiumlegierung aus einem Giesstrog (3) durch ein thermisch isoliertes, hier nicht im Detail gezeigtes Düsensystem (4) fliesst. Das flüssige Metall kühlt sich beim Kontakt mit den Kokillen ab und erstarrt zu einem Gussband (5), welches anschliessend die Vorschubrollen (6) durchläuft. Während des Erstarrungs- und Abkühlvorganges bewegt sich das Gussband zusammen mit denDetails about the tape casting machine used can be found in U.S. Patents 3,709,281, 3,744,545, 3,759,313, 3,774,670 and 3 835 917. According to FIG. 1, rotating molds (1) form two caterpillars which rotate in opposite directions and so Form a pouring gap (2) in which the aluminum alloy from a pouring trough (3) through a thermally insulated, here Nozzle system (4) not shown in detail flows. The liquid metal cools down on contact with the molds and solidifies to a cast strip (5), which then runs through the feed rollers (6). During the solidification and cooling process the cast strip moves together with the
030007/0631030007/0631
Kokillen bis das Gussband aus dem Giessspalt austritt, wo die Kokillen sich vom Gussband abheben und an einem Kühlaggregat (7) vorbei zum Giessspalt zurücklaufen.Molds until the cast strip emerges from the casting gap, where the molds lift off the cast strip and are attached to a cooling unit (7) run back over to the pouring gap.
Es hat sich herausgestellt, dass die gewünschten Dendritenarmabstände und die Verteilung der Heterogenitäten im Gefüge durch die Steuerung der Abkühlungsgeschwindigkeit und damit der Erstarrungsgeschwindigkeit des Gussbandes während des Durchlaufes durch den Giesspalt erreicht werden können. Beim Abkühlen der Aluminiumlegierungen vom flüssigen Zustand sind zwei Temperaturbereiche von Bedeutung. Der erste Temperaturbereich liegt zwischen Liquidus · und Solidus der Aluminiumlegierung, der zweite Temperaturbereich zwischen dem Solidus und einer Temperatur von etwa 100 C unterhalb des Solidus. Die Aufenthaltsdauer im Bereich zwischen Liquidus und Solidus steuert den mittleren Sekundärdendritenarmabstand, währenddem die Aufenthaltsdauer im Bereich zwischen Solidus und einer Temperatur von etwa 100 C unterhalb des Solidus die Einformung der Gussheterogenitäten, den Ausgleich der Kornseigerungen und die Umwandlung von Ungleichgewichtsphasen zu Gleichgewichtsphasen steuert. It has been found that the desired dendrite arm distances and the distribution of the heterogeneities in the structure by controlling the cooling rate and thus the Solidification speed of the cast strip can be achieved during the passage through the casting gap. When cooling down of the liquid state aluminum alloys, two temperature ranges are important. The first temperature range lies between the liquidus and solidus of the aluminum alloy, the second temperature range between the solidus and a temperature of about 100 C below the solidus. The length of stay in the area between liquidus and solidus controls the mean secondary dendrite arm spacing during this the length of stay in the area between the solidus and a temperature of about 100 C below the solidus the indentation the casting heterogeneities, the compensation of the grain segregation and controls the conversion from imbalance phases to equilibrium phases.
Die Abkühlgeschwind'igkeit des Gussbandes beim Durchlauf durch den Giessspalt einer Bandgiessmaschine wie sie in Fig. 1 dargestellt ist wird durch die Steuerung verschiedener Verfahrensund Produkteparameter gesteuert. Die wichtigsten dieser Parameter sind Gussmaterial, Banddicke, Kokillenwerkstoff, Länge des Giessspaltes, Giessgeschwindigkeit und Wirkungsgrad des Kokillen-Kühlsystems.The cooling speed of the cast strip as it passes through the casting gap of a strip casting machine as shown in Fig. 1 is controlled by various procedures and Controlled product parameters. The most important of these parameters are cast material, strip thickness, mold material, length of the casting gap, casting speed and efficiency of the Mold cooling system.
Beim Abkühlen von Guss sind, wie schon erwähnt, zwei verschiedene Bereiche von Bedeutung, nämlichAs already mentioned, two different areas are important when cooling casting, namely
030007/063«030007/063 «
- der Temperaturbereich zwischen Liquidus und Solidus- the temperature range between liquidus and solidus
- der TemperaturbereichΔT„ Ίηη zwischen Solidus und- the temperature range Δ T „ Ίηη between solidus and
D / o~J-U UD / o ~ J-U U
einer Temperatur ca.1000C unter dem Solidus.a temperature about 100 0 C below the solidus.
Die Aufenthaltsdauer im Bereich Δ TT e steuert den mittleren Dendritenarmabstand bzw. die Zellgrösse. Dagegen steuert die Aufenthaltsdauer im BereichΔT0 α inn diverse Umwandlungen desThe length of stay in the area Δ T T e controls the mean dendrite arm spacing or the cell size. In contrast, the length of stay in the area ΔT 0 α inn controls various conversions of the
ο f ο —J. U Uο f ο —J. UU
Gussgefüges, insbesondereCast structure, in particular
- Einformung der Gussheterogenitäten- Formation of casting heterogeneities
- Ausgleich der Mikroseigerungen (Kornseigerung)- Compensation of micro-segregation (grain segregation)
- Umwandlung von Ungleichgewichtsphasen in Gleichgewichtsphasen.- Conversion of imbalance phases into equilibrium phases.
Die Legierung AA 3004 wurde sowohl nach dem oben erwähnten Bandgiessverfahren wie auch nach konventionellem Stranggiessverfahren gegossen. Das Bandgiessverfahren wurde auf einer der Fig. 1 entsprechenden Bandgiessmaschine durchgeführt, wobei die Giessgeschwindigkeit 3 m/min betrug. Die Temperatur des Bandes betrug bei Erstarrungsbeginn 650 C, fiel innerhalb von 35 s auf 500 C und erreichte eine Temperatur von 400 C nach 6 min.The alloy AA 3004 was produced both by the strip casting process mentioned above and by the conventional continuous casting process poured. The tape casting process was carried out on one of the Fig. 1 corresponding tape casting machine carried out, the casting speed was 3 m / min. The temperature of the belt was 650 ° C. at the start of solidification, fell to 500 ° C. within 35 s and reached a temperature of 400 ° C. after 6 minutes.
In Tabelle I sind die Zellgrössen des Gussbandes und des Stranggussformates zusammengestellt. Die zugehörigen Zeitabstände t^ und tAm wurden aus den entsprechenden LS S7S-IOOTable I shows the cell sizes of the cast strip and the continuous cast format. The associated time intervals t ^ and tAm were taken from the corresponding LS S 7 S-100
Zellgrössen grob abgeschätzt.Cell sizes roughly estimated.
030007/0638030007/0638
/ί5/ ί5
Tabelle ΓTable Γ
(juiri) Cell size
(juiri)
LS
(s)tA T
LS
(s)
(S)S, S-100
(S)
guss-Oberfläche
erfindungsgemässer Band
guss-Mitte
Strangguss-Oberfläche
überfläst
Strangguss-Mittetape according to the invention
cast surface
tape according to the invention
casting center
Continuously cast surface
overloaded
Continuous casting center
50
30
7015th
50
30th
70
20
15
805
20th
15th
80
120
5
15120
120
5
15th
Wie aus Tabelle I hervorgeht, befindet sich das nach dem oben erwähnten Verfahren hergestellte Gussband wesentlich länger in einem Temperaturbereich, wo diffusionsgesteuerte Umwandlungen möglich sind, als konventioneller Strangguss. Daher sind in einem derartigen Bandguss-Gefüge die betreffenden Umwandlungen weiter fortgeschritten als im konventionellen Stranggussgefüge. Im Vergleich zum Stranggussprodukt hat das Gussband zudem eine stärkere Homogenisierung des Gefüges erhalten. Speziell an der Gussoberfläche sind die diffusionsgesteuerten Ausgleichsvorgänge besonders weit fortgeschritten, da diese Vorgänge wegen der geringen Diffusionswege umso schneller ablaufen, je feinzelliger der Guss erstarrt. Dies zeichnet den feinzelligen Bandguss gegenüber grobzelligerem Strangguss aus.As can be seen from Table I, the cast tape produced by the above-mentioned process is much longer in a temperature range where diffusion-controlled transformations are possible than conventional continuous casting. Hence are In such a strip cast structure, the relevant transformations have progressed further than in the conventional continuously cast structure. Compared to the continuously cast product, the cast strip has also received a greater homogenization of the structure. The diffusion-controlled equalization processes are particularly advanced on the casting surface, as they are Processes run faster because of the short diffusion paths, the finer the cast solidifies. This marks the fine-cell strip casting compared to coarse-cell continuous casting.
Die in Tabelle II aufgeführten AlMgMn-Legierungen A und B wurden mittels einer Bandgiessmaschine zu 20 mm dicken Bändern vergossen, in Linie mit der Bandgiessmaschine in zwei Stichen warmgewalzt und die Bänder anschliessend warm aufgehaspelt.The AlMgMn alloys A and B listed in Table II were converted into 20 mm thick strips by means of a strip casting machine encapsulated, hot-rolled in line with the strip casting machine in two passes and the strips are then reeled up warm.
030007/0631030007/0631
■ 4b- ■ 4b-
Die erste Stichabnahme wurde von 20 auf 6 mm bei einer Temperatur von 550 bis 440°C durchgeführt, die zweite Stichabnahme erfolgte von 6 auf 3 mm bei 360 bis 320°C.The first stitch decrease was carried out from 20 to 6 mm at a temperature of 550 to 440 ° C, the second stitch decrease took place from 6 to 3 mm at 360 to 320 ° C.
Am Warmwalzband wurden für die 0,2%-Streckgrenze und für die Zugfestigkeit die in Tabelle !!!-dargestellten Werte gemessen.For the 0.2% yield strength and for the Tensile strength the values shown in table !!! - measured.
BA.
B.
140 MPa130 MPa
140 MPa
220 MPa210 MPA
220 MPa
Das anschliessende Kaltwalzen erfolgte für A von 3 auf 1,05 mm, für B von 3 auf 0,65 mm, wobei nach Einschieben einer Zwischenglühung bei 425 C sowohl A als auch B weiter auf 0,34 mm kaltgewalzt wurden.The subsequent cold rolling took place for A from 3 to 1.05 mm, for B from 3 to 0.65 mm, with intermediate annealing after inserting at 425 ° C, both A and B were further cold rolled to 0.34 mm.
Die Zwischenglühung erfolgte sowohl für A als auch für BThe intermediate annealing was carried out for both A and B
a) auf konventionelle Weise, d.h. lh Glühdauer bei 425°C, wobei die Aufheizzeit ca. 10 h, die Abkühldauer ca. 3 h betrug,a) conventionally, i.e. 1h annealing time at 425 ° C, the heating time was approx. 10 h and the cooling time was approx. 3 h,
b) durch eine erfindungsgemässe Kurzzeitwärmebehandlung, d.h. 10 s Glühdauer bei 425°C, wobei Aufheiz- und Abkühlzeit je 15 s betrugen.b) by a short-term heat treatment according to the invention, i.e. 10 s annealing time at 425 ° C, with heating and cooling time were 15 s each.
Nach beiden Verfahren a) und b) trat eine vollständige Rekri-After both procedures a) and b) there was a complete recrimination
030007/0638030007/0638
stallisation ein.installation a.
Bezüglich Streckgrenze und Zipfelbildung wurden die in Tabelle IV angeführten Werte gemessen.With regard to the yield point and ear formation, those in table IV values were measured.
aufbefore
on
Kaltwalzen
0,34. iran0.2% extender
Cold rolling
0.34. Iran
nach
aufrenze
after
on
0,34 mmCold rolling
0.34 mm
bildungTip
education
b)a)
b)
8771
87
MPaMPa
MPa
274261
274
MPaMPa
MPa
2,4%3.0%
2.4%
' b)a)
'b)
10488
104
MPaMPa
MPa
278266
278
MPaMPa
MPa
1,2%1.8%
1.2%
Aus Tabelle IV geht deutlich hervor, dass durch die erfindungsgemässe Kurzzeitwärmebehandlung gegenüber der konventionellen Zwischenglühung trotz höherer Festigkeit die Zipfelbildung vermindert wird.Table IV clearly shows that the inventive Short-term heat treatment compared to conventional intermediate annealing, despite the higher strength is decreased.
Wird das Stichprogramm zum Kaltwalzen so gewählt, dass nach der erfindungsgemässen Kurzzeitwarmebehandlung die gleiche Endfestigkeit resultiert wie nach der konventionellen Zwischen^ glühung, so wird die Reduktion der Zipfelbildung bei Durchführung der KurzZeitwärmebehandlung noch augenfälliger.If the stitch program for cold rolling is selected so that after the short-term heat treatment according to the invention the same final strength if the result is the same as after the conventional intermediate annealing, the reduction in the formation of ears is achieved when carried out the short-term heat treatment even more noticeable.
Zu diesem Zweck wurde A von 3 auf 0,80 mm, B von 3 auf 0,52 mm kaltgewalzt, und - nach Durchführung der Kurzzeitwärmebehandlung b) . - sowohl A als auch B weiter auf 0,34 mm kaltgewalzt. Die Ergebnisse sind in Tabelle V zusammengestellt.For this purpose, A was cold-rolled from 3 to 0.80 mm, B from 3 to 0.52 mm, and - after the short-term heat treatment had been carried out b). - Both A and B were further cold rolled to 0.34 mm. The results are shown in Table V.
030007/0638030007/0638
0,2%-Streckgrenze
(nach Kaltwalzen
auf 0,34 mm)-
0.2% yield strength
(after cold rolling
to 0.34 mm)
Aus der Legierung B von Tabelle II in Beispiel 2 wurde - wie in Beispiel 2 ausgeführt - mittels einer Bandgiessmaschine ein Warmwalzband von 3 mm Dicke hergestellt.From the alloy B of Table II in Example 2 - as in Example 2 carried out - a hot rolled strip of 3 mm thickness was produced by means of a strip casting machine.
Nach dem Kaltwalzen von 3 auf 0,65 mm wurden drei verschiedene Zwischenglühbehandlungen durchgeführt, und anschliessend jede Variante mit einem Kaltwalzgrad von 85 % auf Endstärke gewalzt. In Tabelle VI sind die Werte für die 0,2%-Streckgrenze und für die Zugfestigkeit für die drei verschiedenen Zwischenglühbehandlungen zusammengestellt.After cold rolling from 3 to 0.65 mm, three different intermediate annealing treatments were carried out, and then each variant is rolled to its final thickness with a cold rolling degree of 85%. In Table VI are the values for the 0.2% yield strength and compiled for tensile strength for the three different intermediate anneals.
keitTensile strength
speed
425°C/20s
425°C/ Is350 ° C / 20s
425 ° C / 20s
425 ° C / Is
331 MPa
334 MPa336 MPa
331 MPa
334 MPa
339 MPa
340 MPa341 MPa
339 MPa
340 MPa
Anschliessend wurde - zur Simulierung einer Einbrennlackierung, wie sie bei der Beschichtung von Dosenband mit einem Polymerüberzug erfolgt - eine Teilentfestigung bei 190 durchgeführt.This was followed by - to simulate a stove-enamel finish, as is the case with the coating of can strip with a polymer coating takes place - a partial softening carried out at 190.
während 8 minduring 8 min
030007/0638030007/0638
Der Festigkeitsabfall nach dieser Teilentfestigung ist in Tabelle VII der jeweiligen Zwischenglühbehandlung gegenübergestellt. The decrease in strength after this partial softening is compared in Table VII with the respective intermediate annealing treatment.
0./.2 %-StreckgrenzeWaste of the
0./.2% yield strength
ZugfestigkeitWaste of the
tensile strenght
425°/20s
425°/ lh350 ° C / 20s
425 ° / 20s
425 ° / lh
40 MPa
55 MPa18 MPa
40 MPa
55 MPa
15 MPa
40 MPa0 MPa
15 MPa
40 MPa
Aus Tabelle VII geht hervor, dass die erfindungsgemässen Kurzzeitwärmebehandlungen von 20 s bei 350 C und 20 s bei 425°C gegenüber der konventionellen Zwischenglühung von 1 h bei 425°C bei der späteren Teilentfestigungeinen kleineren Festigkeitsverlust zur Folge haben. From Table VII it can be seen that the short-term heat treatments according to the invention of 20 s at 350 C and 20 s at 425 ° C compared to the conventional intermediate annealing of 1 h at 425 ° C result in a smaller loss of strength during the subsequent partial softening.
030007/0638030007/0638
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines zipfelarmen Bandes aus einem warmgewalzten Band aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung wird das Warmwalzband in einer ersten Stichserie auf eine Zwischendicke kaltgewalzt, das auf Zwischendicke kaltgewalzte Band einer kurzzeitigen Zwischenglühung in einem Temperaturbereich von 350 bis 500 C während einer aus Aufheiz-, Glüh- und Abkühlzeit zusammengesetzten Zeitdauer von maximal 90 s unterworfen und das kurzzeitig geglühte Band in einer zweiten Stichserie auf Enddicke kaltgewalzt.In a method for producing a low-lobe strip from a hot-rolled strip of aluminum or an aluminum alloy the hot-rolled strip is cold-rolled to an intermediate thickness in a first series of passes, the cold-rolled to an intermediate thickness Band of brief intermediate annealing in a temperature range of 350 to 500 C during a heating, Subject to the annealing and cooling time combined duration of a maximum of 90 s and the briefly annealed strip in one second series of passes cold-rolled to the final thickness.
Ein mit diesem Verfahren hergestelltes Band eignet sich insbesondere zur Herstellung von tiefgezogen und abgestreckten Hohlkörper wie Dosen und dergleichen.A tape produced using this method is particularly suitable for the production of deep-drawn and ironed hollow bodies such as cans and the like.
Zur Durchführung des Verfahrens eignet sich insbesondere ein Band, welches mittels einer Bandgiessmaschine mit mitlaufenden Kokillen gegossen und mit Giessgeschwindigkeit warm abgewalzt wurde.A belt is particularly suitable for carrying out the method, which by means of a belt casting machine with Mold was poured and rolled hot at casting speed.
030007/0638030007/0638
Claims (10)
liegt und die Temperatur am Walzende mindestens 280 C,
vorzugsweise mindestens 300 C, beträgt.9. The method according to any one of claims 5 to 8, characterized in that the hot rolling start temperature between the imbalance solidus temperature of the alloy and 150 C below this imbalance solidus temperature
and the temperature at the end of the roll is at least 280 C,
is preferably at least 300 ° C.
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